Tài liệu Chuyen doi csdl quan he sang rdf web

Số 9(75) năm 2015 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM _____________________________________________________________________________________________________________ MỘT GIẢI PHÁP CHUYỂN ĐỔI TỪ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ SANG MÔ HÌNH DỮ LIỆU CHO WEB NGỮ NGHĨA LƯƠNG THÁI NGỌC*, NGUYỄN HỮU DUYỆT** TÓM TẮT Web ngữ nghĩa là một hướng phát triển tương lai của Web hiện tại, trong đó RDF là chuẩn cho phép đặc tả dữ liệu cho Web ngữ nghĩa. Trong bài báo này, tác giả sẽ trình bày một hướng tiếp cận cho phép chuyển đổi dữ liệu từ cơ sở dữ liệu (CSDL) quan hệ sang mô hình dữ liệu cho Web ngữ nghĩa được biểu diễn bằng đồ thị RDF, kết quả là tạo ra được một mô hình dữ liệu tương ứng được biểu diễn dưới dạng các bộ ba (Triple). Quá trình thực nghiệm chuyển đổi với CSDL quan hệ Quản lí bán hàng cũng được trình bày nhằm đánh giá kết quả nghiên cứu. Từ khóa: CSDL, RDB, RDF, dữ liệu, quan hệ, web ngữ nghĩa. ABTRACT A solution to convert Relation Database to data model for Semantic Web Semantic Web (Web of Data) is a development trend of current Web, which is based on several standards. RDF is one of the most important standard for data description in Semantic Web. Transforming data from relational databases (RDB) to RDF is considered an important process for building the Semantic Web. In this article, the author will introduce a new approach allowing the conversion of relation database model to new data model using in Semantic Web, which is represented by RDF graph with Triples. The authors also experiments transfering a relation database of sale management system to a new Semantic Web's data model to examine article result. Keywords: RDB, RDF, data, database, relation, semantic web. 1. Giới thiệu John Naisbitt đã nói “Chúng ta đang chìm ngập trong thông tin nhưng lại khao khát tri thức”. Thật vậy, Web hiện tại đang chứa một lượng thông tin khổng lồ, được tạo ra từ các cá nhân, tổ chức và cộng đồng. Người sử dụng Web có thể dễ dàng truy cập thông tin thông qua địa chỉ URL hoặc các liên kết. Tính đơn giản của Web hiện tại dẫn đến một số hạn chế, chẳng hạn như chúng ta dễ dàng bị “lạc” vì đối mặt với một lượng thông tin khổng lồ có rất ít (hoặc không) liên quan từ kết quả tìm kiếm. Web ngữ nghĩa còn gọi là Web của dữ liệu, được hình thành từ ý tưởng của Tim Berners-Lee người phát minh WWW. Web ngữ nghĩa là hướng phát triển mở rộng của Web hiện tại, mô hình dữ liệu cho Web ngữ nghĩa có thể khắc phục các hạn chế đã nêu. * ThS, Trường Đại học Đồng Tháp; Email: [email protected] ThS, Trường Đại học Đồng Tháp ** 172 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM Lương Thái Ngọc và tgk _____________________________________________________________________________________________________________ Vì vậy, việc nghiên cứu nhằm đưa ra các giải pháp cho phép chuyển đổi dữ liệu từ các cơ sở dữ liệu quan hệ của Web hiện tại sang mô hình dữ liệu cho Web ngữ nghĩa đang được nhiều tác giả quan tâm. Bizer C và cộng sự đề xuất D2RQ [3, 4] cho phép tạo môi trường tích hợp với nhiều tùy chọn để truy cập dữ liệu trong RDB dựa trên Jena và Sesame API được phát triển từ SQL và SPARQL trên D2RQ Server. Các ánh xạ dữ liệu được xác định bởi người dùng nên cho phép kết hợp ngữ nghĩa theo miền, và được khai báo bằng ngôn ngữ ánh xạ. Cullot N và cộng sự đề xuất R2O [2] là một ngôn ngữ cho phép thể hiện ánh xạ giữa RDB và ontology trên nền tảng XML. Ánh xạ R2O được sử dụng có thể phát hiện mâu thuẫn và tính không rõ ràng trong lược đồ định nghĩa dữ liệu. Soren A và cộng sự đề xuất Triplify [1, 9] cho phép chuyển sang RDF từ cơ sở dữ liệu quan hệ. Triplify sử dụng nguyên tắc ánh xạ các yêu cầu URI dựa trên RDB. Triplify cho phép chuyển đổi các mối quan hệ vào RDF và xuất bản dữ liệu RDF trên Web, cấu trúc gọn nhẹ nên có thể sử dụng để xuất bản bộ dữ liệu lớn. R2RML [6] cho phép chuyển đổi trực tiếp từ RDB sang RDF, cấu trúc của đồ thị RDF phản ánh trực tiếp cấu trúc của cơ sở dữ liệu, từ vựng RDF phản ánh tên của phần tử trong lược đồ cơ sở dữ liệu. Ánh xạ trong R2RML phù hợp với lược đồ cơ sở dữ liệu và chỉ mục từ vựng, kết quả thể hiện dưới dạng đồ thị RDF. Trong phần tiếp theo, bài báo sẽ trình bày cơ sở lí thuyết RDF và đồ thị RDF, phần 3 trình bày giải pháp cho phép thực hiện chuyển đổi từ RDB sang mô hình dữ liệu cho Web ngữ nghĩa, phần 4 là thực nghiệm và cuối cùng là kết luận. 2. Đồ thị RDF a) Giới thiệu về RDF Khung mô tả tài nguyên (RDF) là tập hợp các nguyên tắc, cung cấp mô hình dữ liệu với cú pháp đơn giản dùng để mô tả tài nguyên. Đồng thời, RDF được thiết kế cho phép máy tính có thể hiểu và đọc được thông tin, chứ không chỉ đơn giản là để trình bày dữ liệu cho người dùng. Mọi tài nguyên đều có những thuộc tính và các thuộc tính đó đều có giá trị. [5] Các tài nguyên có thể được mô tả thông qua các phát biểu cho phép xác định thuộc tính và giá trị. RDF sử dụng bộ ba (Triple) để nói về những thành phần khác nhau của phát biểu. Một bộ ba được mô tả dưới dạng nút-cung-nút, cung có hướng bắt đầu từ chủ ngữ đến tân ngữ (hình 1). - Chủ ngữ (Subject): Là thành phần xác định đối tượng mà phát biểu đề cập; - Vị ngữ (Predicate): Là thành phần xác định thuộc tính của chủ ngữ trong phát biểu; - Tân ngữ (Object): Là thành phần xác định giá trị của thuộc tính, nó có thể là một tài nguyên (URI), hoặc một giá trị (Literal). 173 Số 9(75) năm 2015 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM _____________________________________________________________________________________________________________ Chủ ngữ Vị ngữ Vị ngữ Chủ ngữ Tân ngữ a) Tân ngữ (O) là một tài nguyên Tân ngữ b) Tân ngữ (O) là một giá trị Hình 1. Mô hình biễu diễn bộ ba [5] Ví dụ 1. Xét phát biểu http://www.example.org/index.html has a creator whose value is John Smith. Ta có chủ ngữ là http://www.example.org/index.html, vị ngữ là creator và tân ngữ là John Smith. Creator John Smith http://www.example.org/index.html Hình 2. Bộ ba mô tả tài nguyên tại ví dụ 1 [7] b) Đồ thị RDF Tập các bộ ba hợp lại tạo thành đồ thị RDF, các nút trong đồ thị có thể là các chủ ngữ hoặc tân ngữ, các cung trong đồ thị là vị ngữ. Ví dụ 2. Ta xét thêm các phát biểu http://www.example.org/index.html has a creation-date whose value is August 16, 1999 và http://www.example.org/index.html has a language whose value is English. Bảng 1. Bảng phân tích các thành phần của phát biểu Subject Predicate Object http://www.example.org/in dex.html http://purl.org/dc/elements/1.1/cr http://www.example.org/s eator taffid/85 http://www.example.org/in dex.html http://www.example.org/terms/c reationdate August 16, 1999 http://www.example.org/in dex.html http://purl.org/dc/elements/1.1/la nguage English Bảng 1 mô tả các thành phần trong phát biểu tại ví dụ 2. Đồ thị RDF tương ứng được trình bày trong hình 3. http://www.example.org/index.ht Creationdate August 16, 1999 Language English Creator http://www.example.org/staffid/85 Hình 3. Đồ thị RDF tương ứng ví dụ 2 174 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM Lương Thái Ngọc và tgk _____________________________________________________________________________________________________________ 3. Chuyển đổi từ CSDL quan hệ sang đồ thị RDF a) Thuật toán RDB-to-RDF Trong RDB, mỗi bộ tương ứng với một dòng của bảng gồm các giá trị tương ứng với mỗi cột. Khi thực hiện chuyển đổi sang đồ thị RDF ta có các lớp (Class) tương ứng với từng bảng, mỗi dòng trong bảng được biểu diễn bằng một phát biểu dưới dạng bộ ba (S, P, O) tạo thành đồ thị RDF, trong đó chủ đề (S) là giá trị khóa, các vị ngữ (P) tương ứng các nhãn của mỗi cột, tân ngữ (O) là giá trị tại cột tương ứng vị ngữ. Thuật toán 1 trình bày chi tiết chuyển đổi từ CSDL quan hệ sang đồ thị RDF. Thuật toán 1: Chuyển đổi từ CSDL quan hệ sang đồ thị RDF. Input: CSDL quan hệ RDB. Output: Đồ thị RDF. BEGIN 1. RDFGraph G = new RDFGraph(); //Tạo một lớp RDF cho từng bảng For (int i =0; i - Xem thêm -